Das Relief von Kasachstan ist sehr vielfältig, wobei allerdings der größte Teil des Territoriums aus Ebenen, niedrigen Bergen und Hügeln besteht. Der Westen des Landes wird von der Kaspischen Senke geprägt, ein meist sumpfiges Gebiet unterhalb des Meeresspiegels, das im Osten in das Ustjurt-Plateau übergeht. Westlich dieses Plateaus, auf der Mangghystau-Halbinsel, befindet sich die tiefste Stelle Kasachstans, die Karagije-Senke (-132 m).
Von Osten wird die Kaspische Senke durch den südlichen Ausläufer des Ural-Gebirges begrenzt, das bis 656 m hohe Mugodschar-Gebirge. Weiter südöstlich liegt um den Aralsee die Turanische Senke, die auch die größten Wüsten des Landes miteinschließt, die Kysylkum, sowie die Aralkarakum. Im Zentrum von Kasachstan befindet sich die Kasachische Schwelle (kasachisch Saryarka), ein von Steppen und Halbwüsten geprägtes Gebiet mit vielen mittelgroßen (500 bis 1.500 m) Bergen und Gebirgen wie dem Ulutau, dem Kökschetau oder dem Karkaraly. Im Nordwesten wird die Kasachische Schwelle vom Turgai-Plateau und im Norden von der Westsibirischen Ebene begrenzt. In diesen Regionen wird die Landschaft von fruchtbaren Steppen und Waldsteppen mit vielen Seen und Flüssen geprägt. Im Osten der Republik befinden sich die mit Wäldern bedeckten Gebirgsketten des Altai, die Sibirien von den mittelasiatischen Wüsten trennen. Der höchste Berg ist der Belucha (4.506 m).
Südlich der Kasachischen Schwelle liegt die Hungersteppe (kasachisch Betpak-Dala). Südlich dieser Steppe und des Balchaschsees liegt ein Gürtel von Wüsten Mujunkum und das in der Vergangenheit fruchtbare Siebenstromland. Ganz im Süden Kasachstans, an den Grenzen zu China und Kirgisistan, liegen Hochgebirge wie das Dsungarische Alatau, das Karatau und vor allem das Tienschan (chinesisch „Himmelsgebirge“); letzteres ist eine der höchsten Gebirgsketten der Erde. Die teils von Wäldern und insbesondere von Gletschern bedeckten Gebirge erreichen im benachbarten Kirgisistan 7.439 Meter Höhe. Der höchste Berg Kasachstans ist der Khan Tengri (7.010 m), im äußersten Südosten gelegen.